Scoperta rivoluzionaria nel campo delle interazioni molecolari
Un gruppo di ricercatori ha scoperto un nuovo modo in cui le molecole possono interagire in modo non reciproco senza l’ausilio di forze esterne, attraverso un meccanismo che coinvolge l’asimmetria cinetica. Questa scoperta sfida le visioni tradizionali sulle interazioni molecolari e potrebbe avere implicazioni profonde per la comprensione dell’evoluzione della vita e la progettazione di macchine molecolari.
Interazioni molecolari non reciproche senza forze esterne
Gli scienziati hanno scoperto che le molecole possono interagire in modo non reciproco senza l’intervento di forze esterne, una scoperta che potrebbe cambiare la nostra comprensione delle interazioni molecolari e l’evoluzione della vita. Ricercatori dell’Università del Maine e della Penn State hanno scoperto che le molecole sperimentano interazioni non reciproche senza l’ausilio di forze esterne.
Le forze fondamentali come la gravità e l’elettromagnetismo sono reciproche, dove due oggetti si attraggono a vicenda o si respingono a vicenda. Nella nostra esperienza quotidiana, tuttavia, le interazioni non sembrano seguire questa legge reciproca. Ad esempio, un predatore è attratto dalla preda, ma la preda tende a fuggire dal predatore. Tali interazioni non reciproche sono essenziali per il comportamento complesso associato agli organismi viventi.
Per sistemi microscopici come i batteri, il meccanismo delle interazioni non reciproche è stato spiegato da forze idrodinamiche o altre forze esterne, e si pensava in precedenza che tipi simili di forze potessero spiegare le interazioni tra singole molecole.
Asimmetria cinetica: un fattore chiave
Il “momento Eureka” degli autori è avvenuto quando, nella loro discussione, si sono resi conto che una proprietà di ogni catalizzatore nota come asimmetria cinetica controlla la direzione della risposta a un gradiente di concentrazione. Poiché l’asimmetria cinetica è una proprietà dell’enzima stesso, può subire evoluzione e adattamento. Le interazioni non reciproche consentite dall’asimmetria cinetica svolgono anche un ruolo cruciale nel consentire alle molecole di interagire tra loro e potrebbero aver svolto un ruolo critico nei processi attraverso i quali la materia semplice diventa complessa.
Impatto sulle macchine biomolecolari e sulla vita primordiale
L’asimmetria cinetica che caratterizza la determinazione delle interazioni non reciproche tra diversi catalizzatori è stata anche dimostrata essere importante per la direzionalità delle macchine biomolecolari ed è stata incorporata nella progettazione di motori molecolari sintetici e pompe.
La collaborazione tra Astumian, Sen e Mandal mira a rivelare i principi organizzativi dietro le associazioni libere di diversi catalizzatori che potrebbero aver formato le prime strutture metaboliche che alla fine hanno portato all’evoluzione della vita.
Principi organizzativi delle prime strutture metaboliche
“Siamo nelle fasi iniziali di questo lavoro, ma vedo la comprensione dell’asimmetria cinetica come una possibile opportunità per comprendere come la vita sia evoluta da molecole semplici”, afferma Astumian. “Non solo può fornire intuizioni sulla complessificazione della materia, l’asimmetria cinetica può anche essere utilizzata nella progettazione di macchine molecolari e tecnologie associate”.
